论文摘要
尽管生物冶金工艺已经取得了长足发展,但浸矿体系中的微生物生态规律研究并不多。尤其是对于特定浸出工艺过程中的微生物群落结构和动态以及微生物之间的相互作用,还不是很清楚。本论文的目的是通过研究工艺参数（pH）对微生物种群动态和矿物浸出的影响,了解复杂浸出工艺过程的规律,最终能够控制和优化浸出工艺。本论文采用中度嗜酸混合菌（包括Acidithiobacillus caldus,Leptospirillum ferriphilum,Sulfobacillus acidophilus,Sulfobacillusthermosulfidooxidans等）在搅拌槽式反应器中45℃条件下浸出黄铜矿精矿,分三个实验进行,使每个实验的初始条件相同（矿浆浓度1%,浸出体系2L）,浸出过程中的搅拌速率和通气量保持一致,温度恒定为45℃,浸出时间为30天左右。第一个实验的初始pH为2.0,浸出过程中不对pH进行控制;第二个实验,浸出过程中应用连接pH电极和恒流泵的微型控制电脑对反应体系的pH进行恒定控制,控制pH值为2.5±0.2;第三个实验,恒定控制pH值为1.2±0.2。三个实验进行中,在考察了浸出过程中浸出液的pH,Eh,金属离子浓度等的变化情况的同时,分别取样对其反应过程中的群落动态进行分析,在每个实验的第8天,16天,24天,以及浸出结束时分别取样四次,提取群落DNA,应用PCR-RFLP（限制性酶切片段长度多态性）这一分子生物学方法研究了微生物群落和种群动态变化情况。在不控制pH情况下浸出率为26.2%,控制pH为2.5±0.2时浸出率为19.8%,控制pH为1.2±0.2时浸出率为19.7%。控制pH为2.5±0.2和1.2±0.2条件时浸出率比不控制pH条件时低。pH对浸出体系黄钾铁矾的生成有影响。在控制pH为2.5±0.2时,铁矾生成量最多;在控制pH为1.2±0.2时,铁矾生成量最少;在不控制pH时,铁矾沉淀量在前两者之间。高pH值条件下铁矾沉淀的生成要比低pH值条件下多。槽式搅拌反应器中浸出黄铜矿精矿的微生物群落结构简单,应用PCR-RFLP方法都只检测到两种微生物,一种为At.caldus,一种为L.ferriphilum。pH对浸出体系的群落结构有明显影响。对于不控制pH的情况,在浸出开始阶段At.caldus是优势种群,占群落的96%,随着浸出的进行,L.ferriphilum逐渐增多,在浸出后期代替At.caldus成为主导,占群落的69%。对于控制pH情况下,L.ferriphilum始终占主导地位,浸出过程中的优势种群没有发生改变,控制pH为2.5±0.2时各个阶段的At.caldus在整个群落中的丰度比控制pH为1.2±0.2时大。